煤炭科学技术

作者：池小楼, 韦忠华, 杨科, 王春梅, 王同,

关键词：大倾角煤层, 注浆固结体, 力学特性, CT扫描重构, 围岩控制,

以大倾角煤层下分层复采破碎顶板注浆改性为研究对象，结合潘四东矿3、1合并煤层分层开采工程地质条件，建立了5种粒径级配注浆固结体试样模型，开展了基于CT原位扫描加载的单轴压缩试验，研究了粒径级配对固结体强度特征、裂隙演化、声发射信号与微观形貌特征的影响规律。研究结果表明：① 随粒径级配增大，固结体内部孔隙、裂隙等缺陷受岩块与浆液基体间错位运动影响，形成了大规模剪切带，导致固结体单轴抗压强度逐渐减小，6～8 、8～10 mm粒径级配固结体受大粒径岩块影响，早期应力波动明显，破坏形式呈现出由贯穿张拉破坏、张拉−剪切复合破坏向剪切破坏转变。② 随粒径级配增大，水化产物（AFt与C–H–S）未形成交错网状致密结构充填岩块间孔隙，导致固结体整体强度降低；加载过程中岩块端部产生应力集中，剪切带增大，声发射活动提前且更加频繁，高值振铃计数增多，累计振铃计数增速升高。③ CT扫描显示加载过程中固结体破坏主裂隙主要发生在岩块与浆液基体胶结面，极少出现穿岩扩展；随粒径级配增大，固结体内部较多小裂隙扩展贯通成大开度裂隙，裂隙数目减少，其中0～2、4～6、8～10 mm粒径级配固结体破坏后裂隙体积V≤0.01 mm3的裂隙数目占比分别下降9.5%、1.6%、4.0%，V>10 mm3的裂隙数目占比分别提升0.1%、3.5%、4.9%；裂隙灰度值增加，裂隙体积占比增加，形成了更加复杂的裂隙网络。基于试验结果提出了破碎顶板钻孔注浆施工与铺网方案，为大倾角煤层下分层复采顶板稳定控制提供理论基础。

来源：2025年第2期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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